浅谈建筑工程结构设计中的抗震设计

浅谈建筑工程结构设计中的抗震设计

广州容柏生建筑结构设计事务所广东省广州市510000

摘要:随着经济与社会的快速发展,人们对建筑工程安全性的要求不断提升,建筑工程结构设计中的抗震设计也因此成为了业界关注的焦点,基于此,本文简单介绍了建筑工程结构设计中抗震设计的主要流程,并详细论述了其中的抗震设计要点,希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词:建筑工程;结构设计;抗震设计

前言

结合马斯洛需求理论不难发现,建筑工程首先需要满足人们对安全的需求,但在笔者的实际调研中发现,我国现阶段存在建筑工程结构设计忽视抗震设计重要性、抗震设计难以把握重点等情况,而为了尽可能消除这类情况对建筑安全带来的负面影响,正是本文围绕建筑工程结构设计中的抗震设计开展具体研究的原因所在。

1.建筑工程结构设计中抗震设计的主要流程

1.1选择合适的建筑场地

建筑工程结构设计中的抗震设计首先应关注建筑场地的选择,具体选择应围绕以下几方面开展:(1)选择平坦场地。一般情况下建筑工程应选择较为平坦的场地作为建筑场地,由于场地的硬度能够提升建筑结构侧压力、密度能够降低地震灾害破坏性,因此需选择硬度密度始终的场地作为建筑基地,同时保证场地处于视野开阔地段也将为后续抗震设计开展提供支持。(2)避免将建筑场地选择地震断裂带上。地震断裂带属于地震灾害高发、频发范围,这使得建筑工程必须具备极高的抗震能力、大量防范措施方可满足安全使用需要,由此催生的资源不必要浪费必须设法避免。(3)避免选择软土区域。如建筑场地位于软土区域,建筑工程开展的防震设计往往难以发挥预期效果,软土处理催生的额外投入、软土塌陷带来的威胁也必须得到关注[1]。

1.2关注布局设置合理性

建筑结构平面设计、空间设置、立体设计均可能对建筑工程抗震能力造成影响,因此布局设置过程必须融入抗震理念,以此实现抗震设计与建筑布局设置的深入结构,建筑工程的抗震能力提升将由此获得有力支持。具体操作中,设计人员必须遵循结构设计平衡性原则,同时建筑结构设计的整体性、稳定性、简单合理性也需要得到关注。

1.3做好参数计算工作

作为一项科学性与艺术性并重的工作,建筑结构设计中的抗震设计必须开展充分的参数计算,这类计算应关注建筑结构的实际承载能力、地震冲击力带来的损失,如其中的实际承载能力计算可应用基底剪力法、振型分解反应谱法、弹塑性时程分析法,由此即可保证数据设计合理性即可有效提升建筑结构抗震设计水平。值得注意的是,参数计算工作必须贯彻我国现行建筑抗震设计规范提出的“小震不坏、中震可修、大震不倒”要求,由此可进一步提升参数计算价值[2]。

2.建筑工程结构设计中的抗震设计要点

2.1剪重比把握

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)明确指出“水平地震剪力系数剪重比等于楼层地震作用与重力荷载代表值的比值,是抗震设计的重要控制指标”,因此建筑工程结构设计中的抗震设计必须做好剪重比的把握,这种把握可通过控制基底和楼层最小地震剪力提升建筑工程抗震性能。但在笔者的实际调研中发现,场地类别、周期折减系数往往会对剪重比造成一定影响,而为了将这类影响降到最低,设计人员可使用如下措施实现剪重比的合理把握:(1)放大楼层地震剪力(不传递)。通过放大地震剪力满足规范要求,这一措施实际上实现了建筑工程楼层的抗剪承载力安全性。(2)在规定范围内选取较小的周期折减系数。通过选择较小的周期折减系数,可保证判别值β的适当提升,由此即可满足规范对剪重比限制要求,必要时可次用(1)所提及的方法作为补充。(3)提高结构刚度。通过提高结构刚度、减小结构基本周期,同样能够实现判别值β的适当提升,但相较于传统的建筑工程结构设计中的抗震设计,这一方法的应用存在较高难度,这是由于建筑高度、结构形式、质量、刚度分布确定后很难开展较大调整,因此提高结构刚度应在建筑工程结构设计初期进行。

例如,在某框筒结构的超限高层建筑结构设计中,该建筑高度为258m、场地类别为Ⅱ类、抗震设防烈度为7度、规定的剪重比限值为1.20%,但现有设计经过计算得出X方向1~15层剪重比为0.93%~1.185,为解决这些楼层剪重比不符合规范问题,设计人员开展了如下调整尝试:(1)采用增大结构刚度方法。设计人员将厚400mm的剪力墙加厚至600mm、厚200mm与250mm的剪力墙加厚至300m,经过计算得出X方向建筑1~15层剪重比为0.95%~1.19%,显然增大结构刚度方法不能满足该建筑抗震需要。(2)采用周期折减方法。周期折减系数为0.85,可得出X方向1~7层剪重比为1.09%~1.19%,周期系数为0.8,可得出X方向1~4层剪重比为1.10%~1.18%,可见周期折减方法的应用同样无法较好满足建筑抗震需求,因此本文建议先使用周期折减方法、再使用上文提及的放大楼层地震剪力方法,即可真正满足建筑结构设计中的抗震设计需要。

2.2基础刚度控制

基础刚度会直接影响建筑工程的整体稳定性,因此建筑工程结构设计中的抗震设计必须做好基础刚度控制工作,这一控制应围绕基础隔震结构设计实现高质量基础刚度控制,具体控制思路如下所示:(1)隔震结构整体基础转动刚度。需通过基础竖向刚度开展计算,这一计算需使用图1所示的隔震结构整体基础转动刚度计算简图,由此即可满足基础刚度控制需要。(2)基础平动刚度影响。基础刚度控制还应考虑基础平动刚度对建筑工程抗震能力的影响,结合同类研究可以确定,整体基础转动刚度会直接控制结构稳定,而随着基础平动刚度减小,结构稳定不会受到直接影响,但整体结构会由此发生钢体平动。(3)整体基础转动刚度要求。在结合建筑工程整体稳定性、抗震能力的基础刚度控制中,设计人员需做好重力二阶效应引发的结构侧移增幅控制,同时考虑建筑地震作用下的内力分布局部影响、基础刚度应处于的合理区间,即可更好提升建筑工程结构设计中的抗震设计质量。

图1隔震结构整体基础转动刚度计算简图(上立面图、下平面图)

结论

综上所述,建筑工程结构设计中的抗震设计具备较高现实意义。而在此基础上,本文涉及的放大楼层地震剪力、在规定范围内选取较小的周期折减系数、隔震结构整体基础转动刚度、整体基础转动刚度要求等内容,则证明了研究的实践价值。因此,在建筑工程结构抗震设计的相关理论研究和实践探索中,本文内容可发挥一定参考作用。

参考文献

[1]郝艳伟.结构设计中的抗震研究[J].建材与装饰,2018(03):99.

[2]童海.论建筑工程结构设计中的抗震设计[J].住宅与房地产,2017(30):93+110.

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